粵教版選修35 光電效應(yīng) 光子 康普頓效應(yīng)及其解釋 第1課時(shí) 作業(yè) (1).docx

4.1光電效應(yīng) 4.2光子 4.3康普頓效應(yīng)及其解釋1我國(guó)科學(xué)家潘建偉院士預(yù)言十年左右量子通信將“飛”入千家萬(wàn)戶(hù)。在通往量子論的道路上，一大批物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )a玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念b愛(ài)因斯坦最早認(rèn)識(shí)到了能量子的意義，提出光子說(shuō)，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象c德布羅意第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念d普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性解析：選b普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，故a錯(cuò)誤；愛(ài)因斯坦最早認(rèn)識(shí)到了能量子的意義，為解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出了光子說(shuō)，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，故b正確；波爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，故c錯(cuò)誤；德布羅意大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故d錯(cuò)誤。2.多選如圖是某金屬在光的照射下，光電子最大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知()a該金屬的逸出功等于eb該金屬的逸出功等于h0c入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2ed入射光的頻率為時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為解析：選ab根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，結(jié)合題給光電子最大初動(dòng)能ek與入射光頻率的關(guān)系圖像知，該金屬的逸出功等于e，等于h0，選項(xiàng)a、b正確；入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為e，入射光的頻率為時(shí)，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤。3多選用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5 ev的光照射到光電管上時(shí)，電流表g的讀數(shù)為0.2 ma。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 v時(shí)，電流表讀數(shù)為0。則()a光電管陰極的逸出功為1.8 evb開(kāi)關(guān)k斷開(kāi)后，沒(méi)有電流流過(guò)電流表gc光電子的最大初動(dòng)能為0.7 evd改用能量為1.5 ev的光子照射，電流表g也有電流，但電流較小解析：選ac題圖所示裝置所加的電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 v時(shí)，電流表示數(shù)為0，則知光電子的最大初動(dòng)能為0.7 ev，根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0，得逸出功w01.8 ev，故a、c正確；用光子能量為2.5 ev的光照射到光電管上時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，則當(dāng)開(kāi)關(guān)k斷開(kāi)后，有電流流過(guò)電流表，故b錯(cuò)誤；改用能量為1.5 ev的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無(wú)光電流，d錯(cuò)誤。4下列說(shuō)法中正確的是()a物質(zhì)波屬于機(jī)械波b只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性c德布羅意認(rèn)為任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽(yáng)都有一種波與之相對(duì)應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波d宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的衍射和干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性答案c解析物質(zhì)波是由實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)形成，而機(jī)械波是由組成物體的質(zhì)點(diǎn)做周期性運(yùn)動(dòng)形成，故a錯(cuò)誤；不論是微觀粒子，還是宏觀物體，只要它們運(yùn)動(dòng)，就有與之對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波，故b、d均錯(cuò)誤，c正確。5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用兩束光照射同一個(gè)光電管，若實(shí)驗(yàn)所得光電流i與光電管兩端所加電壓u間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()aa光頻率大于b光頻率ba光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)ca光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度da光照射光電管時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能較大答案c解析對(duì)同一光電管，不論對(duì)哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，由題圖可知，對(duì)a、b兩種光，反向截止電壓相同，說(shuō)明光的頻率、波長(zhǎng)相同，a、b兩項(xiàng)錯(cuò)誤；a光照射時(shí)的飽和電流比b光照射時(shí)的飽和電流大，說(shuō)明a光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度，c項(xiàng)正確；金屬的逸出功及照射光的頻率相同，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光照射光電管時(shí)產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能相同，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。6關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說(shuō)法中正確的是 ()a當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大b當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多c同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大d對(duì)于某金屬，入射光波長(zhǎng)必須小于某一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)答案abd解析由愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程ekhw0知，逸出功w0一定時(shí)，入射光頻率越大，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大，a正確；當(dāng)某種色光照射金屬表面能產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光的強(qiáng)度越大，相同時(shí)間照射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，b正確；由光電效應(yīng)方程可知，入射光頻率一定時(shí)，逸出功w0越大，則光電子的最大初動(dòng)能ek越小，c錯(cuò)誤；對(duì)于某金屬，入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長(zhǎng)必須小于某一極限波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，d正確。7如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(xiàn)，由圖可知()a該金屬的極限頻率為4.271014 hzb該金屬的極限頻率為5.51014 hzc該圖線(xiàn)的斜率表示普朗克常量d該金屬的逸出功為0.5 ev答案ac解析由光電效應(yīng)方程可知：ekhw0，斜率表示普朗克常量，c選項(xiàng)正確。當(dāng)ek0時(shí)，入射光的頻率就是該金屬的極限頻率，c4.271014 hz，a選項(xiàng)正確，b選項(xiàng)錯(cuò)誤。該金屬的逸出功w0hc1.77 ev，d選項(xiàng)錯(cuò)誤。8(多選)已知黃光照射到某一金屬表面上能夠發(fā)生光電效應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是()a只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，換成其他金屬也能發(fā)生光電效應(yīng)b逸出光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比c若將黃光換成藍(lán)光，也一定能發(fā)生光電效應(yīng)d若只將入射光的強(qiáng)度增強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將增多解析：發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于等于金屬的極限頻率，跟照射時(shí)間無(wú)關(guān)，故a錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度沒(méi)有必然聯(lián)系，故b錯(cuò)誤；因?yàn)樗{(lán)光的頻率大于黃光的頻率，所以若將黃光換成藍(lán)光，也一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故c正確；入射光頻率一定時(shí)，強(qiáng)度會(huì)影響單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，強(qiáng)度增強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，故d正確答案：cd9(多選)如圖是光控繼電器的示意圖，k是光電管的陰極下列說(shuō)法正確的是()a圖中a端應(yīng)是電源的正極b只要有光照射k，銜鐵就被電磁鐵吸引c只要照射k的光強(qiáng)度足夠大，銜鐵就被電磁鐵吸引d只有照射k的光頻率足夠大，銜鐵才被電磁鐵吸引解析：光電子從k極射出，然后在光電管中被加速，故a應(yīng)為電源的正極，故a正確；只有照射k的光頻率足夠大，才能在k極發(fā)生光電效應(yīng)，從而產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大后通過(guò)電磁鐵，銜鐵才被電磁鐵吸引，故bc錯(cuò)誤，d正確答案：ad10(2018天津紅橋區(qū)期末)(多選)下列說(shuō)法正確的是()a動(dòng)量相同的電子和質(zhì)子，其德布羅意波長(zhǎng)相同b光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量c康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，光子具有動(dòng)量d黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在宏觀世界里能量是連續(xù)的答案abc解析根據(jù)物質(zhì)波波長(zhǎng)公式可知，當(dāng)質(zhì)子和電子動(dòng)量相同時(shí)，則德布羅意波長(zhǎng)相同，a正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量h，b正確；康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性和光子具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量p，c正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在宏觀世界里能量是分立的，d錯(cuò)誤。11用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流強(qiáng)度與照射光的強(qiáng)弱、頻率等的關(guān)系，a、k兩極間的電壓大小可調(diào)，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。分別用a、b、c三束單色光照射，調(diào)節(jié)a、k間的電壓u，得到光電流i與電壓u的關(guān)系如圖乙所示。由圖可知()a單色光a和c的頻率相同，但a更強(qiáng)些b單色光a和c的頻率相同，但a更弱些c單色光b的頻率小于a的頻率d改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生答案a解析由題圖乙可知，單色光a、c的遏止電壓相同，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知ekhw0又ekeuc，所以單色光a和c的頻率相同，但a產(chǎn)生的光電流大，說(shuō)明a光的強(qiáng)度大，a正確、b錯(cuò)誤；單色光b的遏止電壓大于單色光a、c的遏止電壓，所以單色光b的頻率大于a的頻率，c錯(cuò)誤；光的頻率不變，改變電源的極性，只要所加反向電壓沒(méi)達(dá)到遏止電壓，可能有光電流產(chǎn)生，d錯(cuò)誤。12(多選)用某單色光照射金屬鈦表面，發(fā)生光電效應(yīng)，從鈦表面放出光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系如圖，則下列說(shuō)法正確的是()a鈦的逸出功為6.671019 jb鈦的極限頻率為1.01015 hzc光電子的最大初動(dòng)能為1.01018 jd由圖線(xiàn)可求得普朗克常量為6.671034 jse光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比答案abd解析根據(jù)光電效應(yīng)方程ekhw0知，圖線(xiàn)的斜率等于普朗克常量，則h6.671034 js，故d正確；當(dāng)最大初動(dòng)能為零時(shí)，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則01.01015 hz，可知逸出功w0h06.67103411015 j6.671019 j，故a、b正確；入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能越大，根據(jù)該圖無(wú)法得出光電子的最大初動(dòng)能，故c錯(cuò)誤；由圖可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，故e錯(cuò)誤。13(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()a電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 b射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡c人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)d人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)e光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)答案acd解析衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，a、c正確；光電效應(yīng)體現(xiàn)了光的粒子性，e錯(cuò)誤；射線(xiàn)在云室中穿過(guò)，留下的徑跡是粒子的軌跡，b錯(cuò)誤；電子顯微鏡利用了電子的波動(dòng)性來(lái)觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，d正確。14如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長(zhǎng)0.50 m的綠光照射陰極k，實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)表的電流i與ak之間的電勢(shì)差uak滿(mǎn)足如圖乙所示規(guī)律，取h6.631034 js。結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極k時(shí)的最大動(dòng)能；(2)該陰極材料的極限波長(zhǎng)。答案(1)4.01012 個(gè)9.61020 j(2)0.66 m解析(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極a，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù)：n(個(gè))4.01012(個(gè))。光電子的最大初動(dòng)能為：ekmeuc1.610190.6 j9.61020 j。(2)設(shè)陰極材料的極限波長(zhǎng)為0，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：ekmhw0hh，代入數(shù)據(jù)得00.66 m。15電子和光一樣具有波動(dòng)性和粒子性，它表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)，就像x射線(xiàn)穿過(guò)晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射一樣，這一類(lèi)物質(zhì)粒子的波動(dòng)叫德布羅意波。質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種德布羅意波的波長(zhǎng)可表示為。已知電子質(zhì)量m9.11031 kg，電子電荷量e1.61019 c，普朗克常量h6.631034 js。(1)計(jì)算具有100 ev動(dòng)能的電子的動(dòng)量p和波長(zhǎng)；(2)若一